開閉環(huán)控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)

1、搞笑的自動門搞笑的自動門考點一：解釋案例中控制的對象和目的考點一：解釋案例中控制的對象和目的1控制的含義：人們按照自己的意愿或目的，通過一定控制的含義：人們按照自己的意愿或目的，通過一定的的 ，使事物向，使事物向 發(fā)展，這就是控制。發(fā)展，這就是控制。2理解任何控制現(xiàn)象，都要明確控制理解任何控制現(xiàn)象，都要明確控制 、 和和 ?！纠}】【例題】(2008(2008年年1010月浙江省高考月浙江省高考) )如圖所示如圖所示是一個農(nóng)業(yè)溫室。要設(shè)計該溫室的溫度自動控是一個農(nóng)業(yè)溫室。要設(shè)計該溫室的溫度自動控制系統(tǒng)，下列器件中不需要用到的是制系統(tǒng)，下列器件中不需要用到的是( )A安全監(jiān)控攝像頭安全監(jiān)控攝像頭

2、 B溫度傳感器溫度傳感器C加熱器加熱器D溫度控制器溫度控制器A(10(10年年3 3月浙江高考月浙江高考) )如圖所示為某校學(xué)生設(shè)計制作的如圖所示為某校學(xué)生設(shè)計制作的自動取湯機(jī)，能保持湯的溫度在一定范圍內(nèi)。按一下自動取湯機(jī)，能保持湯的溫度在一定范圍內(nèi)。按一下取湯按鈕，就自動落下一只碗，并放出一定量的湯在取湯按鈕，就自動落下一只碗，并放出一定量的湯在碗中。在該自動取湯機(jī)的溫度控制系統(tǒng)中，不需要的碗中。在該自動取湯機(jī)的溫度控制系統(tǒng)中，不需要的器件是器件是( )A溫度傳感器溫度傳感器 B加熱器加熱器C溫度控制器溫度控制器 D定時器定時器D考點二：識別人工控制和自動控制考點二：識別人工控制和自動控制

3、1從控制過程中從控制過程中 來分，控制有來分，控制有人工控制和自動控制。人工控制是指控制的過程是人工控制和自動控制。人工控制是指控制的過程是在人的在人的 下進(jìn)行的。自動控制是指在下進(jìn)行的。自動控制是指在 的情況下，使事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進(jìn)的情況下，使事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進(jìn)行。行。2按照執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同，控制可分為機(jī)械控按照執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同，控制可分為機(jī)械控制、制、 、液壓控制、液壓控制、 等。等?！纠}】【例題】如圖所示的家用煙霧報警器。當(dāng)廚房中的煤氣如圖所示的家用煙霧報警器。當(dāng)廚房中的煤氣或液化氣達(dá)到一定濃度時，感應(yīng)器觸發(fā)進(jìn)行報或液化氣達(dá)到一定濃度時，感應(yīng)器觸發(fā)進(jìn)行報警。在報

4、警控制過程中，控制方式屬于警。在報警控制過程中，控制方式屬于( ) A機(jī)械控制、人工控制機(jī)械控制、人工控制 B電子控制、人工控制電子控制、人工控制 C電子控制、自動控制電子控制、自動控制 D機(jī)械控制、自動控制機(jī)械控制、自動控制C考點三：針對案例分析控制系統(tǒng)的基本組成、工作過程與方考點三：針對案例分析控制系統(tǒng)的基本組成、工作過程與方式，能畫出相應(yīng)控制系統(tǒng)的方框圖式，能畫出相應(yīng)控制系統(tǒng)的方框圖控制系統(tǒng)的基本組成：控制系統(tǒng)的基本組成： (給定量給定量)：即控制系統(tǒng)的給定量，如游泳池進(jìn)水：即控制系統(tǒng)的給定量，如游泳池進(jìn)水的設(shè)定時間；的設(shè)定時間； (被控量被控量)：即控制系統(tǒng)所要控制的量，也是控制：即控

5、制系統(tǒng)所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號，如游泳池的水位；系統(tǒng)的輸出信號，如游泳池的水位； ：即控制系統(tǒng)中所要求的裝置或生產(chǎn)過程，如游：即控制系統(tǒng)中所要求的裝置或生產(chǎn)過程，如游泳池；泳池； ：即直接對被控對象進(jìn)行控制的裝置或元件，：即直接對被控對象進(jìn)行控制的裝置或元件，如進(jìn)水閥門；如進(jìn)水閥門； ：即對輸入信號進(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝置：即對輸入信號進(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件，如控制電路；或元件，如控制電路； ：即執(zhí)行器的輸出信號，如流過閥門的水量。：即執(zhí)行器的輸出信號，如流過閥門的水量。開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如下：開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如下：閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如下：閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框

6、圖如下：【練習(xí)】【練習(xí)】(2011(2011年年9 9月浙江省高考月浙江省高考) )如圖所示是一如圖所示是一款可以定時的臺燈，將拉繩拉到設(shè)定時間位置，打款可以定時的臺燈，將拉繩拉到設(shè)定時間位置，打開燈的同時定時器開始工作，到達(dá)設(shè)定時間開關(guān)斷開燈的同時定時器開始工作，到達(dá)設(shè)定時間開關(guān)斷開，將燈熄滅。關(guān)于這款臺燈的控制系統(tǒng)，下列說開，將燈熄滅。關(guān)于這款臺燈的控制系統(tǒng)，下列說法正確的是法正確的是( ) A執(zhí)行器是臺燈執(zhí)行器是臺燈 B控制器是拉繩控制器是拉繩 C輸入量是設(shè)定的定時時間輸入量是設(shè)定的定時時間 D控制量是臺燈的亮度控制量是臺燈的亮度C【練習(xí)】【練習(xí)】(10(10年年9 9月浙江省高考月浙江

7、省高考) )如圖所示是上海世博如圖所示是上海世博會會“智能化垃圾氣力輸送系統(tǒng)智能化垃圾氣力輸送系統(tǒng)”中的垃圾桶，桶內(nèi)中的垃圾桶，桶內(nèi)裝有容量傳感器，當(dāng)垃圾達(dá)到桶容積的裝有容量傳感器，當(dāng)垃圾達(dá)到桶容積的80%時，該時，該信息傳輸?shù)嚼幚砜刂浦行模行膯忧淄獾男畔鬏數(shù)嚼幚砜刂浦行模行膯忧淄獾某轱L(fēng)機(jī)開始抽氣，將垃圾吸往抽風(fēng)機(jī)開始抽氣，將垃圾吸往“垃圾收集站垃圾收集站”。關(guān)。關(guān)于這個控制系統(tǒng)，下列說法正確的是于這個控制系統(tǒng)，下列說法正確的是( ) A執(zhí)行器是容量傳感器執(zhí)行器是容量傳感器 B控制器是抽風(fēng)機(jī)控制器是抽風(fēng)機(jī) C被控對象是桶內(nèi)垃圾被控對象是桶內(nèi)垃圾 D設(shè)定值是實際吸出的垃圾量

8、設(shè)定值是實際吸出的垃圾量C考點四：知道功能模擬方法和黑箱方法考點四：知道功能模擬方法和黑箱方法 1以以 的相似性為基礎(chǔ)，用的相似性為基礎(chǔ)，用“ ”模擬模擬“ ”的功能和行為的方法，的功能和行為的方法，就是功能模擬法。例如，在國際象棋的人機(jī)對弈中，就是功能模擬法。例如，在國際象棋的人機(jī)對弈中，計算機(jī)具有與人腦類似的邏輯判斷功能，能模擬棋計算機(jī)具有與人腦類似的邏輯判斷功能，能模擬棋手的思維與人下棋。手的思維與人下棋。2把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對系統(tǒng)把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對系統(tǒng) 關(guān)系的研究，進(jìn)而推斷出系統(tǒng)關(guān)系的研究，進(jìn)而推斷出系統(tǒng) 的方法，就是黑箱方法。例如，夏天買西瓜，可以的方法，就

9、是黑箱方法。例如，夏天買西瓜，可以通過通過“看瓜形、看瓜色、聽瓜聲、測彈性看瓜形、看瓜色、聽瓜聲、測彈性”來判斷來判斷西瓜的生熟。西瓜的生熟。功能和行為功能和行為模型模型原形原形輸入出輸出輸入出輸出內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能【練習(xí)】【練習(xí)】(2011(2011年年3 3月浙江省高考月浙江省高考) )下列選項中不下列選項中不屬于功能模擬法的是屬于功能模擬法的是( )( )D考點五：能根據(jù)要求設(shè)計簡單的控制系統(tǒng)考點五：能根據(jù)要求設(shè)計簡單的控制系統(tǒng) 1控制系統(tǒng)設(shè)計必須考慮的基本問題有：控制系統(tǒng)設(shè)計必須考慮的基本問題有：明確控制的目的；明確控制的目的；分析被控對象的主要特性；分析被控對象的主要特

10、性；確確定定 ；分析分析 ；方案選擇；方案選擇； 調(diào)試、運行和評價；調(diào)試、運行和評價；系統(tǒng)的成本、元件、設(shè)備分析等。系統(tǒng)的成本、元件、設(shè)備分析等。2對于簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)，有以下基本要求：對于簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)，有以下基本要求：一個閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是 的。的。控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定值之間之差應(yīng)控制在給定值之間之差應(yīng)控制在 。閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的 性能。性能。被控量和控制量被控量和控制量主要的干擾因素主要的干擾因素穩(wěn)定穩(wěn)定允許的范圍之內(nèi)允許的

11、范圍之內(nèi)抗干擾抗干擾開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響生任何影響系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量控制，輸入系統(tǒng)的輸出量僅受輸入量控制，輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞量到輸出量之間的信號是單向傳遞開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)輸入量輸入量（人熱輻射（人熱輻射發(fā)出的信號）發(fā)出的信號） 控制器控制器（控制電路（控制電路 執(zhí)行器執(zhí)行器（電動機(jī)（電動機(jī)被控對象被控對象（自動門（自動門 輸出量輸出量（門開或閉（門開或閉控制量控制量（轉(zhuǎn)動）（轉(zhuǎn)動）自動門控制系統(tǒng)自動門控制系統(tǒng) 思考？思考？ 家用窗簾自動控制系統(tǒng)家用窗簾自動控制系統(tǒng) 輸入量輸入量（有

12、無聲音（有無聲音控制器控制器（聲電傳感（聲電傳感器器執(zhí)行器執(zhí)行器（觸點延時開（觸點延時開關(guān)關(guān)被控對象被控對象（樓道燈（樓道燈輸出量輸出量（燈亮或滅（燈亮或滅控制量控制量（電流（電流）樓道自動聲控?zé)粞b置樓道自動聲控?zé)粞b置思考？思考？ 火災(zāi)自動報警器控制火災(zāi)自動報警器控制提示：感煙霧控制裝置，報警電路，報警部件提示：感煙霧控制裝置，報警電路，報警部件輸入量輸入量（ 設(shè) 定 的 檔（ 設(shè) 定 的 檔位）位）控制器控制器（控制電路（控制電路執(zhí)行器執(zhí)行器（電動機(jī)（電動機(jī)被控對象被控對象（電風(fēng)扇（電風(fēng)扇輸出量輸出量（風(fēng)速）（風(fēng)速）控制量控制量（轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速普通電風(fēng)扇控制系統(tǒng)普通電風(fēng)扇控制系統(tǒng) 思考？：電吹風(fēng)

13、控制系統(tǒng)思考？：電吹風(fēng)控制系統(tǒng) ？閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被控對象被控對象執(zhí)行器執(zhí)行器控制器控制器給定給定量量控制量控制量被控量被控量檢測裝置檢測裝置比較器比較器- -+ +系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響程產(chǎn)生影響輸出量到輸入量之間的信號形成一個回輸出量到輸入量之間的信號形成一個回路路流體類閉環(huán)控制系統(tǒng)流體類閉環(huán)控制系統(tǒng)控制器控制器（連桿機(jī)（連桿機(jī)構(gòu)）構(gòu)）執(zhí)行器執(zhí)行器（進(jìn)水閥（進(jìn)水閥門）門）被控對被控對象（水象（水箱）箱）被控量被控量（水箱水（水箱水位）位）給定量給定量（設(shè)定的水（設(shè)定的水位）位）檢測裝置檢測裝置（浮球）（浮球）控制量控制

14、量（進(jìn)水（進(jìn)水量）量）比較比較器器抽水馬桶的自動控制系統(tǒng)抽水馬桶的自動控制系統(tǒng)游泳池游泳池進(jìn)水閥門進(jìn)水閥門控制器控制器給定水給定水位位水流量水流量游泳池的水位游泳池的水位（輸出）（輸出）電極或浮球電極或浮球比較器比較器+ +- -游泳池注水控制游泳池注水控制控制控制器器（重（重錘）錘）執(zhí)行器執(zhí)行器（出汽孔（出汽孔）被控對被控對象象（壓力（壓力鍋）鍋）被控量被控量（鍋內(nèi)壓（鍋內(nèi)壓力）力）給定量給定量（重錘重（重錘重力）力）檢測裝置檢測裝置（重錘）（重錘）控制量控制量（出汽（出汽量）量）比較比較器器家用壓力鍋工作原理家用壓力鍋工作原理小結(jié)：流體類控制系統(tǒng)小結(jié)：流體類控制系統(tǒng)一般的執(zhí)行器是閥門，被控

15、對象是容器一般的執(zhí)行器是閥門，被控對象是容器 溫度型閉環(huán)控制給定量給定量（設(shè)定的溫（設(shè)定的溫度）度）控制器控制器（溫控裝（溫控裝置）置）執(zhí)行器執(zhí)行器（ 電 熱（ 電 熱盤盤被 控 對被 控 對象象（ 電 飯（ 電 飯鍋）鍋）被控量被控量（電飯鍋（電飯鍋溫度溫度7080）檢測裝置檢測裝置（雙金屬（雙金屬片）片）控制量控制量（加熱（加熱時間）時間）比 較比 較器器家用電飯鍋保溫控制系統(tǒng)家用電飯鍋保溫控制系統(tǒng) 控制器控制器（控制裝置）（控制裝置）執(zhí)行器執(zhí)行器（制冷裝置）（制冷裝置）被控對象被控對象（電冰箱）（電冰箱）被控量被控量（冰箱實（冰箱實際溫度）際溫度）給定量給定量（設(shè)定的溫度）（設(shè)定的溫度）

16、檢測裝置檢測裝置（冰箱溫控裝置）（冰箱溫控裝置）控制量控制量（制冷量）（制冷量）比較器比較器家用電冰箱溫度控制系統(tǒng)家用電冰箱溫度控制系統(tǒng) 給定量給定量（設(shè)定的溫（設(shè)定的溫度）度）控制器控制器（ 控 制 電（ 控 制 電路）路）執(zhí)行器執(zhí)行器（加熱或（加熱或制冷元件）制冷元件）被 控 對被 控 對象象（花房）（花房）被控量被控量（ 花 房 溫（ 花 房 溫度）度）檢測裝置檢測裝置（溫度傳感器）（溫度傳感器）控制量控制量（ 制 冷（ 制 冷制暖量）制暖量）比較比較器器花房溫度控制系統(tǒng)花房溫度控制系統(tǒng) 一般的一般的控制器是控制電路或控制溫控裝置，控制器是控制電路或控制溫控裝置，執(zhí)行器是制冷或制熱裝置，

17、執(zhí)行器是制冷或制熱裝置，控制對象是控制對象是“容器容器”，檢測器是檢測溫度改變的裝置檢測器是檢測溫度改變的裝置總結(jié)：溫度控制型控制系統(tǒng)特點總結(jié)：溫度控制型控制系統(tǒng)特點1.夏天房間溫度控制系統(tǒng)夏天房間溫度控制系統(tǒng)(空調(diào)空調(diào))提示有控制裝置，制冷裝置，感溫裝置提示有控制裝置，制冷裝置，感溫裝置 2.糧庫溫、濕度自動控制系統(tǒng)糧庫溫、濕度自動控制系統(tǒng)提示有控制裝置提示有控制裝置 ，降溫除濕裝置，感溫、濕裝置，降溫除濕裝置，感溫、濕裝置思考？下面控制的工作過程及控制器，執(zhí)行思考？下面控制的工作過程及控制器，執(zhí)行器，控制對象，給定量被控量各是什么？器，控制對象，給定量被控量各是什么？人參與型控制人參與型控制被控量被控量（籃球位置）（籃球位置）控制器控制器（大腦（大腦執(zhí)行器執(zhí)行器（手）（手）被控對象被控對象（籃球）（籃球）給定量給定量（籃圈位置）（籃圈位置）檢測裝置檢測裝置（眼睛）（眼睛）控制量控制量（投擲力）（投擲力）比較器比較器思考：小孩玩夾乒乓球游戲？控制過程思考：小孩玩夾乒乓球游戲？控制過程投籃的過程投籃的過程小結(jié)：人參與